超声波液位计研发的探讨  七

由式（1.1）可知，超声波声速随温度的升高而增大，一般温度每升高1℃，声速变化约为0.6m/s。在应用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法对声速加以校正。

2. 超声波在传播过程中的衰减

声波在介质中传播时，能量的衰减损失，决定于声波的扩散、散射(或漫射)、反射及吸收。超声波在同一种弹性介质中传播时，其能量的衰减产生原因有：由于波前的表面积扩大而产生单位面积上的能量损失；超声波在介质中的散射而产生的能量损失，即散射衰减；由于介质内耗所产生的介质发热效应，即所谓的吸收衰减。

3. 超声波的反射

当声波从一种介质向另一种介质传播时，因为两种介质密度不同，声波在其中传播的速度不同，在分界面上声波会产生反射和折射， IR，I0 分别是反射和入射声波的声强；α，β 分别是声波的入射角和反射角；Z1，Z2 分别是两种介质的声阻抗，其值Z1=ρ1V 1，Z2=ρ2V2；ρ1，ρ2 分别是两种介质的密度。

可以看出，当声波从水传播到空气时，在常温下，它们的声阻抗约为， Z1=1.44×106 ，Z2=4×102，代入公式(1.3)可得R=0.999，这说明声波从液体传播到气体或相反的情况下，由于两种介质的声阻抗相差悬殊，声波几乎全部被反射。

4. 超声波的特性

1) 方向性好。由于超声波功率高 ,波长短,衍射现象不明显 ,所以超声波的传播方向性好。

2) 能量大。超声波在介质中传播时 ,当振幅相同时 ,振动频率越高能量越大。因此 ,它比普通声波具有大得多的能量。

3) 穿透能力强。超声波虽然在气体中衰减很强 ,但在固体和液体中衰减较弱。在不透明的固体中 ,超声波能够穿透几十米的厚度 ,所以超声波在固体和液体中应用较广。

超声波液位计